污水处理 中和法 沉淀法 氧化还原法

在第二阶段中，氰酸盐进一步被氧化剂氧化为无毒的氮和二氧化碳 其反应如下
2CNO 3OCl CO2 3Cl CO32
该阶段反应在PH值为8.5左右时反应速度最快。此PH值有利于形 成C02气体挥发出水面，促进氧化完成该阶段反应约需60min
第一阶段CN－、Cl2和Na0H的理论比值为．CN－:C12＝1:2.7；第 二阶段为1:4.1。由于污水中存在着其它还原性物质或有机物，故 一般实际用量比理论用量高
低浓度的酸、碱废水无回收或综合利用价值时，考虑中和处理。
用化学法去除废水中过量的酸或碱，使其PH值达到中性左右的过 程称为中和。含酸、碱废水中的碱、酸互为中和剂
酸性废水的中和方法有
①利用碱性废水或碱性废渣(如电石渣等)进行中和,达到以废治废的 目的。 ②投加碱性药剂—中和剂能制成溶液或浆料时 ③通过有中和性能的滤料过滤—中和剂为粒料或块料时 ④接触中和法—用烟道气中合碱性废水时 碱性废水处理
污水中的有毒物质被还原剂变为无毒的或毒性小的新物质的方法， 称为还原法。在污水处理中常用的还原剂有：硫酸亚铁、氯化亚铁、 铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等
还原法目前主要用于处理含汞、含铬和含铜等重金属废水
氯氧化法、空气氧化法和臭氧氧化法已比较广泛地用于污水处理中
1．加氯氧化CN－根
氰化物在污水中以氰离子(CN－)和氰的络合离子的形式存在，主要 来自于电镀废水。氰化物的氧化过程可分为两个阶段
Fe Hg2 Fe2 Hg 2Fe 3Hg2 Fe2 H2
铁屑还原的效果与废水的PH值关系很大，这是因为pH值低时，会 发生如下反应
Fe 2H Fe2 H2
这不仅使铁屑的消耗量增大，还会产生氢析出，氢可覆盖还原剂的 表面，影响反应的进行。因此一般要对进水pH值进行控制和调查
3．置换法
又称取代法，电动序中电位较高的金属能取代水溶液中电位较低 的金属的离子，前者析出而后者溶入水中。显然，金属与废水的 接触表面逾大逾好，就处时间也是一个重要因素。金属常制成粒 状滤料，反应器制成过滤柱
含汞废水与铁屑接触后，铁放出电子，本身被氧化为离子进入水中， 而汞离子则接受电子被还原成金属汞而析出。其化学反应为
该法的优点是以废治废，投资省，运行费用低，缺点是出水中的 硫化物、耗氧量和色度都会明显增加，还需进一步处理
（2）药剂中和法
常用的药剂是硫酸、盐酸及压缩二氧化碳。 硫酸的价格较低，应用最广。 盐酸的优点是反应物溶解度高，沉渣量少，但价格较高。
用无机酸中和碱性废水的工艺流程与设备，和药剂中和酸性废水的 基本相同。用CO2中和碱性废水，采用设备与烟道气处理碱性废水 类似，均为逆流接触反应塔。用CO2做中和剂可以不需pH控制装 置，但由于成本较高，在实际工程中使用不多，一般均用烟道气
阳极反应
Fe 2e Fe2 CrO42 3Fe2 8H Cr3 3Fe3 4H2O
阴极反应
2H 2e H2 CrO42 3e 8H Cr3 4H2O
实际上，CrO42－的还原主要发生在阳极。 电解法也可去除废水中的汞，用铜板做阳极，锌板做阴极。Hg+或 Hg在阴极还原成单质Hg2+，与极板锌结合成汞齐。 利用电解法氧化还原上述废水，效果稳定可靠，操作管理简单，但 需要消耗电能和钢材，运转费用较高
AmBn—mAn++nBm－ Ksp=cm(An+)·cn(Bm－)
根据上述溶度积原理，可以判断溶液中是否有沉淀产生： 离子积cm(An+)·cn(Bm－)﹤Ksp时，未饱和，全溶。离子积 cm(An+)·cn(Bm－)=Ksp时，饱和，无沉淀。离子积cm(An+)·cn(Bm －)﹥Ksp时，形成AmBn沉淀，从而降低废水中的An+离子的浓度。 通常称具有这种作用的化学物质为沉淀剂
碱性废水与酸性废水相互中和、药剂中和两种。 其中酸性废水的数量和危害都比碱性废水大得多。
1．投加法 药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量 波动适应性强，中和药剂利用率高。
主要的药剂包括石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石、电石渣等。最常 用的是石灰(CaO)。药剂的选用应考虑药剂的供应情况、溶解性、 反应速度、成本、二次污染等因素
从上式可以看出，为了最大限度的使cm(An+)值降低，可以考虑增 大cn(Bm－)值，也就是增大沉淀剂的用量，但是沉淀剂的用量也不 宜加的过多，否则会导致相反的作用，一般不应超过理论用量的 20～50%。 废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中的有害离子如
Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr2+、SO42－、PO43－
滤料的选择与废水中含何种酸和含酸浓度密切相关。因滤料的中和 反应发生在滤料表面，如生成的中和产物溶解度很小，就会沉淀在 滤料表面形成外壳，影响中和反应的进一步进行。
处理含硫酸废水，当采用石灰石为滤料时，硫酸浓度不应超过1 ～2g/L，否则就会生成硫酸钙外壳，使中和反应终止。当采用白 云石MgCO3为滤料时，由于MgS04溶解度很大，故产生的沉淀 仅为石灰石的一半，因此废水含硫酸浓度可以适当提高，不过白 云石缺点是反应速度比石灰石慢，影响了它的应用。
硫化物的氧化：由于PH和加氯量的不同，氯氧化硫化物时可有如 下二种反应
H2S 3Cl2 S 2HCl H2S 3Cl2 2H2O SO2 6HCl
氧化脱色：氯能氧化破坏有机物的发色官能团，使污水的色度消除， 其反应为
R CH CH R' HClO CH (Cl) R'
一般在碱性条件下氯脱色效果较好，因此当PH值相同时，用次氯 酸钠比氯气更为有效，此外氯氧化法还可用于酚、醇、醛等的氧化 和杀菌、除臭等
第三节 化学沉淀法
向水中投加某种化学药剂，使其与水中的溶解物质发生化学反应， 生成难溶盐沉淀下来，这种方法称为化学沉淀法。该法多用于给水 处理中去除钙、镁硬度和污水处理中去除重金属离子以及多种放射 性核素
水中的难溶盐服从溶度积原则，即一定温度下，在含有难溶盐 AmBn。(固体)的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数， 称它为溶度积常数，记为Ksp
中和反应在反应池内进行。由于反应时间较快，可将混合池和反 应池合并或机械搅拌，停留时间采用5～20min
投药中和法两种运行方式
间歇处理
连续流
当废水量少或间断排出时， 设置2～3个池子进行交替工 作。
当废水量大时，可采用连续流式 处理、并可采取多级串联的方 式．以获得稳定可靠的中和效果
2．过滤法
石灰的投加
干法 湿法
干法利用电磁振荡原理的石灰振荡设备投加，保证投加均匀。设 备简单，但反应较慢，而且不易彻底，投药量大(需为理论量的 1.4～1.5倍)。
石灰成块状时，采用湿投法，将石灰在消解槽内消解成40％～50 ％浓度后，投入乳液槽，搅拌配成5％～10％浓度的氢氧化钙乳液， 然后投加。
消解槽和乳液槽中可用机械搅拌或水泵循环搅拌(不宜用压缩空气， 以免CO2与CaO反应生成沉淀)，以防止产生沉淀。投配系统采用 溢流循环方式，即输送到投配槽的乳液量大于投加量，剩余量溢流 回乳液槽，这样可维持投配槽内液面稳定，易于控制投加量
3．碱性废水的中和处理
（1）利用废酸性物质中和法
废酸性物质包括含酸废水、烟道气等。烟道气中CO2含量达24％， 此外有时还含有的SO2和H2S，故可用来中和碱性废水。 利用酸性废水中和法和利用碱性废水中和酸性废水原理基本相同
用烟道气中和碱性废水一股在喷淋塔中进行，如图所示。废水从 塔顶布水器均匀喷出，烟道气则从塔底鼓入．两者在填料层间进行 逆流接触，完成中和过程，使碱性废水和烟道气都得到净化，使废 水中和，烟尘消除。用烟道气中和碱性废水，出水的pH值可由10 ～12降到中性。
2．电解法
直流电流通过电解质溶液时，在两个电极上引起的化学变化称电解。 阴离子在阳极失去电子而被氧化；阳离子在阴极得到电子而被还原。 有时，阳极材料会被氧化成阳离子
AB——A++B－ 阴极反应：A++e→A； 阳极反应：B－－e→B
电解法可用于处理含CrO42－根的废水，Cr(Ⅵ)被还原成Cr3+，与 (OH)－结合成Cr(OH)3。如电极是钢板
第四节 氧化还原法 在污水处理中，利用氧化剂或还原剂，将溶解于污水中的有毒物质 氧化还原成无毒或微毒的方法，称为氧化还原法。氧化法就是向污 水中投加氧化剂，将污水中的有毒有害物质氧化成无毒或毒性小的 新物质的方法
在污水处理中常用的氧化剂有：空气中的氧、臭氧、纯氧、氯气、 漂白粉、次氯酸钠、二氧化氯、过氧化氢和高锰酸钾等
处理含盐酸或硝酸的废水时，因生成的盐溶解度都很大，则采 用石灰石、大理石、白云石作滤料均可
中和滤池
普通中和滤池 升流式滤池
滚筒中和滤池
普通中和滤池 平流式
竖流式
升流式 降流式
见图,普通中和滤池滤料粒径一般为30～50mm，不能混有粉料杂 质。当废水中含有可能堵塞滤料的杂质时，应进行预处理，
升流式中和滤池与普通中和滤池相比，粒径小（小于3mm），滤 速高(50～70m/h)，中和效果好。在升流式中和滤池中，废水自下 向上运动，由于流速高，滤料呈悬浮状态，滤层膨胀，类似于流化 床，滤料间不断发生碰撞摩擦，使沉淀难以在滤料表面形成，因而 进水含酸浓度可以适当提高，生成的CO2气体也容易排出，不会使 滤床堵塞；此外，由于滤料粒径小，比表面大，相应接触面积也大， 使中和效果得到改善。升流式中和滤池要求布水均匀，因此池子直 径不能太大（不大于1.5～2.0m），并常采用大阻力配水系统和比 较均匀的集水系统。
过滤中和法是选择碱性滤料填充成一定形式的滤床，酸性废水流过 此滤床即被中和。
过滤中和法与投药中和法相比，具有操作方便，运行费用低及劳动 条件好等优点，它产生的沉渣少，只有废水体积的0.1％，
主要缺点是进水硫酸浓度受到限制。
常用的滤料有石灰石、大理石、白云石三种，其中前两种的主要成 分是CaCO3，而第三种的主要成分是CaCO3·MgCO3
在第一阶段中，氰离子被氧化剂(液氯)氧化成氰酸盐。其反应为
Cl2 H2O HOCl HCl HOCl H OCl CN OCl H2O CNCl 2OH CNCl 2OH CNO Cl H2O
在本阶段反应中，PH值的高低对反应速度的影响很大，PH值越高， 反应速度越快。因此第一阶段的PH值一般控制在l0～ll之间第二节 中和法中和处理适用于废水处理中的下列情况
①废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。这时应 采用中和处理，以减少对水生生物的影响。 ②工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道系统造成腐 蚀。在排入前对工业废水进行中和，比之对工业废水与其他 废水混合后的大量废水进行中和要经济的多。 ③化学处理或生物处理之前。对生物处理而言，需将处理系 统的pH维持在6.5～8.5范围内，以确保最佳的生物活力
当溶液中有数种离于都能与同一种离子生成沉淀时，它们生成沉淀 的顺序称为分级沉淀。离子积先达到溶度积的离子首先析出，不一 定是溶度积小的先析出。 由于金属的氢氧化物或硫化物、碳酸盐等有很小的溶度积，所以可 以向水中投加这类化学药剂来产生沉淀，以降低水中金属离子含量。 由于废水的水质复杂，实际上氢氧化物在废水中的溶解度与pH值 关系和理论计算值有出入，所以控制条件必须通过试验来确定，尤 其对具有两性的金属氢氧化物更应注意
酸、碱废水排放的危害
污染、腐蚀管道、毁坏农作物，危害水体影响渔业生产，破坏生物 处理系统的正常运行 使重要工业原科流失造成浪费，因此对酸、碱废水首先应当考虑回 收和综合利用。
一定要排放时，也必须进行无害化处理
处理方法
在解决酸性废水时，对于浓度较高的，例如高达3～4％以上，首先 考虑综合利用。既可获得经济效益，又可减轻或消除酸水的处理， 例如，可以利用金属的酸洗废水(含H2SO43～5%、FeS04 15～ 25%)与废铁屑反应制造FeSO4。也可利用废硫酸和氨水中和制得 硫铵。总之，酸性废水的综合利用，要根据当地的具体条件选择